處理高濃度印染廢水的厭氧生物反應器及其方法

2023-09-12 12:46:10

專利名稱：處理高濃度印染廢水的厭氧生物反應器及其方法
技術領域：
本發明涉及廢水生化處理技術領域，尤其涉及一種處理高濃度印染廢水的 厭氧生物反應器及其方法。
背景技術：
紡織印染行業是我國傳統的支柱產業，是我國民族工業中歷史最悠久的產 業之一，在我國的國民經濟中扮演著重要的角色，同時紡織印染行業也是工業 廢水的排放大戶。紡織印染廢水具有水量大、有機汙染物含量高、色度深、鹼 性大、水質變化大等特點,屬難處理的工業廢水。
目前，印染廢水的處理方法按其單元操作的原理可以分為物理法、化學 法和生物法三大類，其中生物處理法由於操作簡單，處理費用低廉等而成為應 用最廣泛的處理方法。常用的生物處理方法有活性汙泥法和生物膜法，屬於好 氧的處理方法。但隨著新型染料和染色助劑等大量難生物降解物質的使用，使 得傳統的活性汙泥法和生物膜法對COD的去除率大大降低，脫色效果欠佳，易 引起出水水質的波動。傳統的生物處理方法受到嚴峻的挑戰。厭氧法能夠將難 降解的大分子有機物分解成小分子的有機物，提高廢水的可生化性，同時能產 生沼氣能源，是一種環境友好的生態過程。但是厭氧法存在著啟動周期長，處 理效率低等缺點，使其在推廣使用過程中受到很大的限制。開發啟動快速，處 理效率高的厭氧處理技術具有良好的環境和經濟效益。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種處理高濃度印染廢水的厭 氧生物反應器及其方法。
處理高濃度印染廢水的厭氧生物反應器包括厭氧生物反應器本體、進水管、 布水器、第一反應室、 一級三相分離器、第二反應室、二級三相分離器、沉澱 區、出水渠、回流管、氣液分離器、沼氣排出管，厭氧生物反應器本體從下到 上依次設有布水器、第一反應室、 一級三相分離器、第二反應室、二級三相分 離器、沉澱區、出水渠，厭氧生物反應器本體頂部設有氣液分離器，二級三相 分離器經回流管與氣液分離器相連接，氣液分離器設有沼氣排出管，布水器與 進水管相連接。
所述的一級三相分離器和二級三相分離器包括倒錐形導流罩和中心錐形 筒，中心錐形筒小口邊與倒錐形導流罩外側壁相連接，中心錐形筒大口邊與厭氧生物反應器本體內側壁相連接。
處理高濃度印染廢水的方法是高濃度的印染廢水經預處理，通過布水器 進入厭氧生物反應器本體，與從厭氧生物反應器上部沉澱區和氣液分離器回流 下來的汙泥顆粒和廢水均勻混合，在進水和循環水的共同推動下，進入第一反 應區，大部分的有機物在此被降解，產生大量的沼氣，形成了氣、液、固混合 流體，混合流體一部分參與內循環，其餘的則通過一級三相分離器進入第二反 應區繼續進行處理，以除去剩餘的有機物，汙泥停留時間和水力停留時間實現 分離，使厭氧生物反應器獲得高的汙泥濃度，並通過厭氧過程中產生的氣體和 內循環的攪動，使泥水充分接觸，實現良好的傳質，反應產生的沼氣經氣液分 離裝置由沼氣排出管收集。
本發明與現有技術相比具有的有益效果
1) 啟動周期短，所述厭氧生物反應器為活性汙泥的生物增殖創造了良好的 條件，反應器內汙泥活性高，生物增殖快， 一般可以在1至2個月內完成啟動， 而一般的UASB反應器的啟動周期長達4至6個月；
2) 處理效率高，所述厭氧生物反應器實現汙泥停留時間和水力停留時間的
分離，使反應器內的汙泥濃度大大提高，同時存在內循環使泥水充分接觸，加
快厭氧過程的進度，獲得高的處理效率；
3) 有機負荷高，所述厭氧生物反應器內汙泥濃度高，微生物量大，且存在 內循環，傳質效果好，進水有機負荷可達20kgCOD/ (m3.d)，是普通厭氧反應 器的3倍以上；
4) 處理效果好，利用二級UASB串聯分級厭氧處理，補償厭氧過程中紊流 程度高產生的不利影響降低出水懸浮物濃度，延長生物停留時間，使反應進行 穩定，出水質量穩定；
5) 抗衝擊能力強，運行穩定，所述厭氧生物反應器的內循環使得汙泥膨脹 床區的實際水量遠大於進水量，循環回流水稀釋了進水，大大提高了反應器抗 衝擊負荷能力和緩衝pH值變化的能力；
6) 產生附加值高的沼氣，是可再生的能源。


附圖是處理高濃度印染廢水的厭氧生物反應器結構示意圖； 圖中厭氧生物反應器本體l、進水管2、布水器3、第一反應室4、 一級三相 分離器5、第二反應室6、 二級三相分離器7、沉澱區8、出水渠9、回流管IO、 氣液分離器ll、沼氣排出管12。
具體實施例方式
如附圖所示，處理高濃度印染廢水的厭氧生物反應器包括厭氧生物反應器
本體l、進水管2、布水器3、第一反應室4、 一級三相分離器5、第二反應室6、 二級三相分離器7、沉澱區8、出水渠9、回流管IO、氣液分離器ll、沼氣排出 管12，厭氧生物反應器本體1從下到上依次設有布水器3、第一反應室4、 一級 三相分離器5、第二反應室6、 二級三相分離器7、沉澱區8、出水渠9，厭氧生 物反應器本體1頂部設有氣液分離器11， 二級三相分離器7經回流管IO與氣液 分離器11相連接，氣液分離器11設有沼氣排出管12，布水器3與進水管2相 連接。
所述的一級三相分離器5和二級三相分離器7包括倒錐形導流罩和中心錐 形筒，中心錐形筒小口邊與倒錐形導流罩外側壁相連接，中心錐形筒大口邊與 厭氧生物反應器本體內側壁相連接。
處理高濃度印染廢水的方法是高濃度的印染廢水經預處理，通過布水器3 進入厭氧生物反應器本體1，與從厭氧生物反應器上部沉澱區8和氣液分離器 11回流下來的汙泥顆粒和廢水均勻混合，對進水進行了稀釋和均質作用，從而 大大減輕了衝擊負荷及有害物質的不利影響，汙泥顆粒和廢水在進水和循環水 的共同推動下，進入第一反應區4，大部分的有機物在此被降解，產生大量的沼 氣，形成了氣、液、固混合流體，混合流體在沼氣的夾帶作用下進入氣液分離 裝置11，在此處大部分沼氣脫離混合液外排，而泥水混合液則在重力作用下回 流到底部，從而實現了流體在反應器內部的循環，內循環使第一反應區液相產 生較大升流速度，最大可達20m/h，內循環促進了基質和顆粒汙泥的接觸，促進 了微生物的增殖，增強了反應器去除有機物的能力，混合流體一部分參與內循 環，其餘的則通過一級三相分離器5進入第二反應區6繼續進行處理，以除去 剩餘的有機物，由於廢水中大部的有機物已被分解，第二反應區6的COD負荷 量較低，產氣量也很小，液相上升流速一般僅為2~10m/h，第二反應區還充當第 一反應區和沉澱區之間的緩衝段，汙泥停留時間和水力停留時間實現分離，使 反應器獲得高的汙泥濃度，並通過厭氧過程中產生的氣體和內循環的攪動，使 泥水充分接觸，實現良好的傳質，反應產生的沼氣經氣液分離裝置ll由沼氣排 出管12收集。
實施例1:厭氧生物反應器處理印染廢水的快速啟動。接種汙泥為某毛紡有 限公司原來厭氧池裡的汙泥，初始負荷定為5kgCOD/ (m3.d)，約為接種顆粒 汙泥活性的70%左右，啟動運行溫度為室溫(24 38°C)，待COD的去除率大於80%，產氣量穩定的時候提高COD負荷，每次可提高10%~25%，直至設計 的負荷。整個啟動過程大約需要一個月，啟動結束後，最大負荷可超過30kgCOD/ (m3.d)。
實施例2:啟動結束的厭氧生物反應器處理印染廢水。進水的COD在 8000-20000 (mg.丄")之間波動，運行溫度為室溫(24~38°C)，水力停留時間 為12h。出水的揮發性有機酸(VFA)小於200 (mg丄")，COD的去除率大 於80%。沼氣的產生量穩定，，其中CH4含量為70% 80%， 032為20% 30 %， &等為1% 5°%。
權利要求
1. 一種處理高濃度印染廢水的厭氧生物反應器，其特徵在於包括厭氧生物反應器本體(1)、進水管(2)、布水器(3)、第一反應室(4)、一級三相分離器(5)、第二反應室(6)、二級三相分離器(7)、沉澱區(8)、出水渠(9)、回流管(10)、氣液分離器(11)、沼氣排出管(12)，厭氧生物反應器本體(1)從下到上依次設有布水器(3)、第一反應室(4)、一級三相分離器(5)、第二反應室(6)、二級三相分離器(7)、沉澱區(8)、出水渠(9)，厭氧生物反應器本體(1)頂部設有氣液分離器(11)，二級三相分離器(7)經回流管(10)與氣液分離器(11)相連接，氣液分離器(11)設有沼氣排出管(12)，布水器(3)與進水管(2)相連接。
2. 根據權利要求1所述的一種處理高濃度印染廢水的厭氧生物反應器，其特 徵在於所述的一級三相分離器(5)和二級三相分離器(7)包括倒錐形導流罩 和中心錐形筒，中心錐形筒小口邊與倒錐形導流罩外側壁相連接，中心錐形筒 大口邊與厭氧生物反應器本體(1)內側壁相連接。
3. —種使用如權利要求1所述的厭氧生物反應器處理高濃度印染廢水的方 法，其特徵在於高濃度的印染廢水經預處理，通過布水器(3)進入厭氧生物反 應器本體(1)，與從厭氧生物反應器上部沉澱區8和氣液分離器11回流下來的 汙泥顆粒和廢水均勻混合，在進水和循環水的共同推動下，進入第一反應區(4)， 大部分的有機物在此被降解，產生大量的沼氣，形成了氣、液、固混合流體， 混合流體一部分參與內循環，其餘的則通過一級三相分離器(5)進入第二反應 區(6)繼續進行處理，以除去剩餘的有機物，汙泥停留時間和水力停留時間實 現分離，使厭氧生物反應器獲得高的汙泥濃度，並通過厭氧過程中產生的氣體 和內循環的攪動，使泥水充分接觸，實現良好的傳質，反應產生的沼氣經氣液 分離裝置(11)由沼氣排出管(12)收集。
全文摘要
本發明公開了一種處理高濃度印染廢水的厭氧生物反應器及其方法。高濃度的印染廢水經預處理，通過布水器進入厭氧生物反應器本體，與從反應器上部沉澱區和氣液分離器回流下來的汙泥顆粒和廢水均勻混合，在進水和循環水的共同推動下，進入第一反應區，大部分的有機物在此被降解，產生大量的沼氣，形成了氣、液、固混合流體，混合流體一部分參與內循環，其餘的則通過一級三相分離器進入第二反應區繼續進行處理，以除去剩餘的有機物，汙泥停留時間和水力停留時間實現分離，使反應器獲得高的汙泥濃度，並通過厭氧過程中產生的氣體和內循環的攪動，使泥水充分接觸，實現良好的傳質。本發明啟動周期短，處理效率高，有機負荷高，抗衝擊能力強，運行穩定。
文檔編號C02F3/28GK101423292SQ200810122338
公開日2009年5月6日 申請日期2008年11月20日 優先權日2008年11月20日
發明者傅木星, 張礪彥, 王志壹 申請人:浙江大學